Tecnología OLED

Diodo orgánico emisor de luz



  Sony XEL-1, el primer televisor OLED.
  Un diodo orgánico emisor de luz (OLED) es un tipo de diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan a una cierta estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

  Visión general
  Existen muchas tecnologías OLED diferentes, tanto como la gran diversidad de estructuras (y materiales) que se han diseñado (e implementado) para contener y mantener la capa electroluminiscente, así como dependiendo del tipo de componentes orgánicos utilizados.
  caracteristicas
  Se puede utilizar en todo tipo de aplicaciones: televisores, monitores, pantallas de dispositivos portátiles (teléfonos móviles, PDA, reproductores de audio ...), indicadores de información o advertencia, etc., con formatos que, bajo cualquier diseño, van desde pequeñas dimensiones (  2 pulgadas) hasta tamaños enormes (equivalentes a los que se logran con LCD).
  Los OLED también pueden crear letreros publicitarios grandes o pequeños, así como fuentes de luz para iluminar espacios generales.1 Además, algunas tecnologías OLED tienen la capacidad de tener una estructura flexible, lo que ya ha llevado al desarrollo de pantallas plegables o enrollables  , y en el futuro tal vez se muestre en ropa y telas, etc.
  La degradación de los materiales OLED ha limitado su uso por el momento.  Actualmente se está investigando para resolver los problemas derivados de esta degradación, un hecho que hará de los OLED una tecnología que pueda reemplazar la hegemonía actual de las pantallas LCD (TFT) y de plasma.
  Ventajas y desventajas [editar]
  Una de las principales desventajas es que las quemaduras o las imágenes fantasma generalmente aparecen en las pantallas de los dispositivos que muestran menús de imágenes fijas durante largos períodos de su vida útil.
  Ventajas en comparación con las pantallas de plasma, LCD y LCD con retroiluminación LED
  Más delgado y más flexible.
  Por un lado, las capas orgánicas de polímeros o moléculas en OLED son más delgadas, más brillantes y mucho más flexibles que las capas cristalinas de un LED o LCD.  Por otro lado, en algunas tecnologías, el sustrato de impresión para OLED puede ser plástico, lo que ofrece flexibilidad en comparación con la rigidez del vidrio que admite pantallas LCD o pantallas de plasma.
  Mas economico
  En general, los elementos orgánicos y los sustratos plásticos serán mucho más baratos.  Además, los procesos de fabricación OLED pueden utilizar tecnologías de impresión por inyección bien conocidas, e incluso serigrafía, un hecho que disminuirá los costos de producción y permitirá el acceso a nuevos mercados y aplicaciones.
  Brillo y contraste
  Los píxeles OLED emiten luz directamente.  Por lo tanto, con respecto a las pantallas LCD, permiten una mayor gama de colores y contraste.
  Menos consumo
  Los OLED no necesitan una capa de luz de fondo.  En otras palabras, un elemento OLED apagado en realidad no produce luz y no consume energía (el mismo principio utilizado por las pantallas de plasma, solo que la tecnología de plasma no es tan eficiente en energía) y, a diferencia de las pantallas LCD, no pueden mostrar un negro verdadero y hacerlo  con luz que consume energía continuamente.  Por lo tanto, los OLED muestran imágenes con menos potencia de luz, y cuando funcionan con una batería pueden funcionar durante mucho tiempo con la misma carga.
  Más escalabilidad y nuevas aplicaciones.
  La capacidad futura de poder escalar las pantallas a grandes dimensiones hasta ahora alcanzadas por los LCD y, sobre todo, poder enrollar y plegar las pantallas en algunas de las tecnologías OLED que lo permiten, abre las puertas a un mundo de nuevas  aplicaciones que están por venir.
  Mejor visión en ambientes iluminados.
  Al emitir su propia luz, una pantalla OLED puede ser mucho más visible a la luz del sol que una pantalla LCD.
  Desventajas
  Vidas cortas
  Las capas OLED verdes y rojas tienen una larga vida útil, sin embargo, la capa azul no es tan duradera;  actualmente tienen una duración de alrededor de 14,000 horas (8 horas al día durante cinco años).  Este período de funcionamiento es mucho menor que el promedio de los LCD, que, según el modelo y el fabricante, pueden alcanzar las 60,000 horas.  Toshiba y Panasonic han encontrado una manera de resolver este problema con una nueva tecnología que puede duplicar la vida útil de la capa responsable del color azul, colocando la vida por encima del promedio de las pantallas LCD.  Una membrana metálica ayuda a que la luz pase de los polímeros de sustrato a través de la superficie del vidrio de manera más eficiente que los OLED actuales.  El resultado es la misma calidad de imagen con la mitad del brillo y el doble de la vida útil esperada.
  En 2007, los OLED experimentales pudieron mantener un brillo de 400 cd / m² durante más de 198,000 horas para los OLED verdes y 62,000 para los azules.
  Proceso de fabricación costoso
  Actualmente, la mayoría de las tecnologías OLED están bajo investigación, y los procesos de fabricación (especialmente inicialmente) son económicamente altos, siempre que no se alcance un diseño que pueda usarse en economías de escala.
  Agua
  El agua puede dañar permanentemente los OLED de forma permanente, ya que, como cualquier dispositivo electrónico, presenta interfaces de inyección de carga que se dañan rápidamente.  Contrariamente a la creencia popular, el material orgánico tarda mucho más en degradarse que estas interfaces, en contacto con el agua.  En realidad, el electrodo que no está en contacto directo con el sustrato, generalmente el cátodo, es el más sensible a pequeñas cantidades de humedad.  El cátodo puede estar hecho de aluminio sobre una capa muy delgada de LiF de 1 nm para facilitar la inyección de electrones.  El LiF es un material altamente hidrofílico que debe secarse al vacío antes de la evaporación.
  Impacto medioambiental
  Se ha descubierto que los componentes orgánicos (moléculas y polímeros) son difíciles de reciclar (técnicas complejas y de alto costo).  Esto puede tener un impacto muy negativo en el medio ambiente en el futuro.
  Estructura basica
  Un OLED está formado por dos capas orgánicas delgadas: una capa de emisión y una capa de conducción, que al mismo tiempo se incluyen entre una película delgada que actúa como un terminal anódico y otra que actúa como un cátodo.  En general, estas capas están hechas de moléculas o polímeros que conducen la electricidad.  Sus niveles de conductividad eléctrica se encuentran entre el nivel de un aislante y el de un conductor, y por esta razón se llaman semiconductores orgánicos (ver polímero semiconductor).
  La elección de los materiales orgánicos y la estructura de las capas determinan las características operativas del dispositivo: color emitido, vida útil y eficiencia energética.


  Estructura básica de un OLED.
  Principio de operación
  El voltaje se aplica a través del OLED para que el ánodo sea positivo en relación con el cátodo.  Esto hace que una corriente opuesta de electrones fluya del cátodo al ánodo.  Por lo tanto, el cátodo proporciona electrones a la capa de emisión y los resta de la capa de conducción por el ánodo.
  A continuación, la capa de emisión comienza a cargar negativamente (debido al exceso de electrones), mientras que la capa de conducción se carga con agujeros (debido a la falta de electrones).  Las fuerzas electrostáticas atraen electrones y agujeros entre sí y se recombinan (en la dirección inversa de la carga no habría recombinación y el dispositivo no funcionaría).  Esto ocurre más cerca de la capa de emisión porque los agujeros en los semiconductores orgánicos se mueven más que los electrones (este no es el caso en los semiconductores inorgánicos).
  La recombinación es el fenómeno en el que un átomo atrapa un electrón.  Este electrón pasa de una capa de energía más grande a una más pequeña, liberando una energía igual a la diferencia entre las energías iniciales y finales, en forma de un fotón.
  La recombinación provoca una emisión de radiación a una frecuencia que se encuentra en la región visible, y se observa un punto de luz de cierto color.  La suma de muchas de estas recombinaciones, que ocurren simultáneamente, es lo que llamaríamos imagen.


  Principio de funcionamiento OLED: 1. cátodo (-), 2. capa de emisión, 3. emisión de radiación (luz), 4. capa de conducción, 5. ánodo (+).
  Futuro
  Actualmente, hay investigaciones 3 para desarrollar una nueva versión del led orgánico que no solo emite luz, sino que también recolecta energía solar para producir electricidad.  Por el momento no hay fecha para su comercialización, pero ya se está hablando de cómo hacerlo para su fabricación masiva.  [Cita requerida] Con esta tecnología, se podrían construir todo tipo de pequeños electrodomésticos que podrían ser autosuficientes en energía.
  Fabricantes
  LG
  LG Electronics anunció en el 2014 International Consumer Electronics Show (CES) el lanzamiento al mercado del primer televisor OLED flexible del mundo.  Con esta nueva tecnología, los espectadores podrán controlar el ángulo de curvatura para una experiencia visual única.
  Este televisor superó las estadísticas generales a un precio de $ 2,181 y con una venta de 20,000,000 de unidades en todo el mundo.  Los países con mayor impacto fueron los Estados Unidos y Suiza.  [Cita requerida]
  Además, LG Electronics presentó en CES 2014 cinco nuevos televisores Ultra HD.5
  En 2015, CNET Networks, Inc nombró al LG 55EC9300 el mejor televisor de la historia.
  En CES 2019, presentó el primer televisor enrollable del mundo, el Signature OLED TV 65R9.
  Philips
  El LED Sultan A19 no supera las expectativas actuales para el desarrollo de LED caseros.
  Manzana
  Apple llama a la pantalla OLED del iPhone X como Super Retina HD.  7 7
  Samsung
  Samsung llama a Super-AMOLED una tecnología que utiliza en sus pantallas.8
  Sony
  La compañía es pionera en el uso y comercialización de esta tecnología, siendo el modelo Sony XEL-1 el primer televisor OLED del mundo, con experiencia en 2007 y comercializado en 2008.
  El sistema PS Vita (PlayStation Vita) utiliza una pantalla OLED de 5 pulgadas.
  La línea de relojes inteligentes de Sony lo utiliza para ahorrar energía cuando el reloj está apagado.
  Recientemente, en el CES 2017, Sony presentó tres modelos de pantallas de alta gama con tecnología OLED.
  Historia
  1950
  La electroluminiscencia en materiales orgánicos fue producida en la década de 1950 por Bernanose y sus colaboradores.
  1977
  En un artículo publicado en 1977 en el Journal of the Chemical Society, Shirakawa y otros informaron sobre el descubrimiento de alta conductividad en poliacetileno dopado con yodo.10 Heeger, MacDiarmid & Shirakawa recibieron el Premio Nobel 2000 en química por "descubrimiento y desarrollo de conductividad en polímeros orgánicos" .11
  1990
  En un artículo de 1990 en la revista Nature, Burroughs y otros informaron sobre el desarrollo de un polímero emisor de luz verde con alta eficiencia.12
  2008


  Prototipo de pantalla OLED de 3,8 cm de diagonal.
  En 2008, apareció en español un trabajo de revisión y actualización sobre tecnología OLED.13
  Tecnologías relacionadas
  SM-OLED
  La molécula pequeña OLED o SM-OLED se basa en una tecnología desarrollada por la compañía Eastman Kodak.  La producción de pantallas con moléculas pequeñas requiere una deposición al vacío de las moléculas que se logra con un proceso de producción mucho más costoso que con otras técnicas como las que se analizan a continuación.
  Por lo general, se utilizan sustratos de vidrio para hacer el vacío, pero esto elimina la flexibilidad de las pantallas a pesar de que las moléculas lo son.
  PLED o LEP
  Cambridge Display Technology ha desarrollado Polymer OLED (PLED), también llamados polímeros emisores de luz (LEP).
  Se basan en un polímero conductor electroluminiscente que emite luz cuando una corriente eléctrica lo atraviesa.  Se utiliza una película de sustrato muy delgada y se obtiene una pantalla de alta intensidad de color que requiere relativamente poca energía en comparación con la luz emitida.
  El vacío, a diferencia de SM-OLED, no es necesario y los polímeros se pueden aplicar al sustrato utilizando una técnica derivada de la impresión por inyección comercial.  El sustrato utilizado puede ser flexible, como un plástico PET.  Con todo esto, los PLED se pueden producir económicamente.
  TOLED
  Transparente OLED o TOLED (OLED transparente) utiliza un terminal transparente para crear pantallas que pueden emitir en su cara frontal, posterior o ambas, haciéndolas transparentes.  Los TOLED pueden mejorar en gran medida el contraste con el medio ambiente, haciendo que sea mucho más fácil ver las pantallas a la luz del sol.
  SOLED
  OLED apilado, o SOLED, utiliza una arquitectura de píxeles que se basa en el almacenamiento de subpíxeles rojo, verde y azul uno encima del otro en lugar de a un lado como lo hacen normalmente en tubos de rayos.  catódica y LCD.  Las mejoras en la resolución de la pantalla se triplican y la calidad del color se mejora por completo.
  Implementación en matrices
  Además de las tecnologías anteriores, las pantallas OLED se pueden activar a través de un método de conducción de matriz de corriente que puede tener dos esquemas diferentes y dar lugar a diferentes tecnologías.
  PMOLED
  La matriz pasiva OLED o PMOLED es una tecnología de fabricación de pantallas basada en OLED.  Tiene una importancia descendente debido a su bajo uso en dispositivos móviles, como los teléfonos móviles.
  AMOLED
  Artículo principal: AMOLED
  Active Matrix OLED o AMOLED es una tecnología de fabricación de pantallas basada en OLED.  Es cada vez más importante debido a su uso en dispositivos móviles, como los teléfonos móviles.
  POLED
  Plastic OLED o POLED (plastic OLED) es una tecnología de fabricación de pantallas basada en OLED.  Es cada vez más importante debido a su uso en televisores y dispositivos móviles como teléfonos móviles y relojes inteligentes.